2.6 Luft og vann – Viktige stoffer

Den usynlige luften og det merkelige vannet

Trekk pusten dypt inn. Kjenn hvordan luften fyller lungene dine. Du gjor det tusenvis av ganger hver dag uten a tenke over det, men du har nettopp trukket inn en blanding av gasser som er helt avgjorende for at du skal leve.

Luft og vann er de to stoffene vi er mest avhengige av. Uten luft dor vi i lopet av minutter. Uten vann klarer vi oss noen fa dager. Og likevel er dette stoffer vi tar for gitt, fordi de er overalt rundt oss.

Men visste du at luften du puster egentlig ikke er ett stoff, men en blanding av flere gasser? Og at den gassen du tror er viktigst (oksygen), bare utgjor en femdel av luften? Den storste andelen er en gass du aldri merker, og som kroppen din knapt bruker.

Og hva med vann? Det virker enkelt og kjedelig, men vann er et av de merkeligste stoffene i naturen. Is flyter pa vann (noe de fleste stoffer ikke gjor nar de fryser). Vann kan lose opp nesten alt. Og uten vannets hoy varmekapasitet ville temperaturen pa jorda svinge vilt mellom kokende dager og iskalde netter.

I dette kapittelet skal du bli bedre kjent med luft og vann -- to helt hverdagslige stoffer med helt ekstraordinære egenskaper.

Hva luften egentlig består av

Hvis du kunne ta en liter luft og sortere den i bestanddelene sine, ville du bli overrasket. Den storste delen -- hele 78 % -- er nitrogen (N2). Nitrogen er en fargeloss, luktfri gass som kroppen din nesten ikke bryr seg om. Du puster den inn, og du puster den rett ut igjen. Den er så lite reaktiv at den nesten ikke gjor noe i kroppen din.

Så hvorfor er nitrogen der? Nitrogen spiller en viktig rolle i naturen selv om vi ikke bruker den direkte. Planter trenger nitrogen for å vokse, og spesielle bakterier i jorda kan omdanne nitrogen fra luften til former plantene kan bruke. Gjodsel inneholder mye nitrogen av nettopp denne grunnen.

Den nest storste andelen -- ca. 21 % -- er oksygen (O2). Dette er gassen som holder deg i live. Lungene dine henter oksygen fra luften og sender den til blodet, som frakter den til alle cellene i kroppen. Der brukes oksygenet i celleånding, en prosess der sukker fra maten reagerer med oksygen og frigir energi. Uten oksygen ville cellene dine slutte å fungere i lopet av minutter.

Så har vi karbondioksid (CO2), som utgjor bare ca. 0,04 % av luften. Det hores lite ut, men denne lille mengden har enorm betydning. Planter bruker CO2 i fotosyntese for å lage sukker og oksygen. Samtidig er CO2 en drivhusgass som fanger varme i atmosfaeren. Nivaet av CO2 oker på grunn av menneskelig forbrenning av fossilt brensel, og det er en av hovedårsakene til klimaendringer.

Resten av luften består av edelgasser som argon (ca. 0,9 %), pluss smaae mengder vanndamp, neon, helium og andre gasser.

Vannmolekylet -- lite, men med superkrefter

Vann har den kjemiske formelen H2O: to hydrogenatomer og ett oksygenatom. Det hores enkelt ut, men dette lille molekylet har egenskaper som gjor det helt unikt.

Vannmolekylet er polart. Det betyr at den ene siden (oksygensiden) er litt negativt ladd, mens den andre siden (hydrogensiden) er litt positivt ladd. Tenk på det som en liten magnet med en plussside og en minusside. Denne polare strukturen er nokkelen til mange av vannets utrolige egenskaper.

Fordi vann er polart, er det et fantastisk losemiddel. Når du ror salt i vann, tiltrekkes vannmolekylene av de ladde ionene i saltet og "pakker seg rundt" dem. Salt-ionene loses fra hverandre og spres i vannet. Det er derfor salt "forsvinner" når du ror det i vann -- men det er fortsatt der, bare opplosst! Vann kan lose opp så mange forskjellige stoffer at det kalles det universelle losemidlet. Men vann kan ikke lose opp alt. Olje og fett er ikke-polare, og blander seg ikke med vann. Det er derfor olje og vann alltid skiller seg -- og det er derfor du trenger saape for å vaske bort fett.

En annen utrolig egenskap er at is flyter på vann. De fleste stoffer blir tettere når de fryser, men vann gjor det motsatte! Når vann fryser, ordner molekylene seg i et mønster med mye tomrom, så isen utvider seg og blir lettere enn flytende vann. Dette er livsviktig for naturen. Tenk deg en innsjoe om vinteren: den fryser fra toppen, og islaget fungerer som et isolerende lokk. Under isen holder vannet seg flytende (ca. 4 grader C), og fisk og andre organismer kan overleve vinteren. Hvis is hadde sunket, ville innsjoen fryse helt igjennom, og alt liv ville dø.

Kretslopet som holder oss i live

Luft og vann haenger tett sammen gjennom to helt sentrale prosesser: fotosyntese og celleånding.

Planter driver fotosyntese: de tar opp karbondioksid (CO2) fra luften og vann (H2O) fra jorda, og bruker energi fra sollys til å lage sukker og oksygen. Oksygenet slippes ut i luften. Det er dette som gir oss oksygen å puste!

Dyr og mennesker driver celleånding: vi tar opp oksygen fra luften og sukker fra maten, og frigir energi. Avfallsstoffene er karbondioksid og vann, som vi puster ut. Karbondioksidet går tilbake til luften, der plantene bruker det på nytt.

Disse to prosessene er som to sider av samme mynt. Fotosyntese lager oksygen og bruker CO2. Celleånding bruker oksygen og lager CO2. Sammen holder de balansen av gasser i atmosfaeren. Uten planter ville oksygenet gradvis bli brukt opp. Uten dyr ville CO2-nivaet synke så lavt at plantene ikke kunne drive fotosyntese.

Men denne balansen er under press. Når vi brenner fossilt brensel (kull, olje, gass), frigir vi CO2 som har vært lagret under bakken i millioner av år. Vi tilforer altså ekstra CO2 til atmosfaeren raskere enn plantene kan ta det opp. Resultatet er stigende CO2-nivaer og forsterket drivhuseffekt, som forer til klimaendringer.

Vannets rolle i dette kretslopet er også avgjorende. Vann kan lose opp gasser -- også oksygen. Det er slik fisk kan puste: gjellene tar opp oksygen som er opplosst i vannet. Kaldt vann kan lose mer gass enn varmt vann. Det betyr at når havet og innsjoeene varmes opp på grunn av klimaendringer, synker oksygennivaet i vannet, og fisk får det vanskeligere.

Vannkvalitet -- ikke alt vann er trygt

Selvom vann er livsnoodvendig, er ikke alt vann trygt å drikke. Vannkvalitet handler om hvor rent og trygt vannet er.

I Norge er vi heldige. De fleste steder kan du skru på springen og få rent, trygt drikkevann. Men det kommer ikke slik fra naturen. Raavann fra innsjooer og elver må gjennom flere rensetrinn for det når kranen din: filtrering fjerner store partikler, sedimentering lar små partikler synke til bunnen, og desinfeksjon med klor eller UV-lys dreper bakterier og virus.

Globalt er situasjonen en helt annen. Ca. 2 milliarder mennesker har ikke tilgang til trygt drikkevann. Forurensning fra industri, landbruk og kloakk forringer vannkvaliteten mange steder. Gjødsel og plantevernmidler fra åkre renner ut i elver og innsjooer. Plast og mikroplast finnes nå i nesten alt vann på jorden.

Vannets egenskaper som losemiddel er både en fordel og en ulempe. Det betyr at vann kan lose opp næringstoffer som kroppen trenger, men det betyr også at forurensning loses lett i vann og spres videre.

Også havet påvirkes. Når CO2 fra atmosfaeren loses i sjøvann, dannes karbonsyre, som gjor havet surere. Denne havforsuringen gjor det vanskeligere for koraller, muslinger og andre skalldyr å bygge skallene sine. Korallrev er hjemsted for 25 % av alt marint liv, så når korallene dør, rammer det hele økosystemer.

Forståelse av luft og vann er ikke bare naturfag -- det er nokkelen til å forstå noen av de største miljoutfordringene i var tid.

Oppsummering

I dette kapittelet har vi utforsket luft og vann -- to hverdagslige stoffer med helt ekstraordinære egenskaper.

Luft er en blanding av gasser: ca. 78 % nitrogen, 21 % oksygen og 0,04 % karbondioksid (pluss andre gasser). Oksygen er livsviktig for celleånding, der kroppen frigir energi fra mat. Karbondioksid brukes av planter i fotosyntese, men okende nivaer forsterker drivhuseffekten.

Vann (H2O) er et polart molekyl med unike egenskaper. Det er et fantastisk losemiddel som kan lose opp mange stoffer. Is flyter på vann fordi den er lettere enn flytende vann -- en egenskap som er livsviktig for livet i innsjooer om vinteren.

Fotosyntese og celleånding er to motstående prosesser som holder balansen av oksygen og CO2 i atmosfaeren. Planter lager oksygen, dyr bruker oksygen. Denne balansen er truet av okende CO2-utslipp fra fossilt brensel.

Vannkvalitet er avgjoorende for helse. Drikkevann må renses gjennom filtrering, sedimentering og desinfeksjon. Globalt mangler milliarder av mennesker tilgang til trygt drikkevann. Havforsuring -- der CO2 loses i sjooevann og gjoor det surere -- truer korallrev og marine okosystemer.